Rozwój systemów informacji geograficznej i ich zastosowań w

INSTYTUT GEODEZJI I KARTOGRAFII
Wydanie jubileuszowe
MAREK BARANOWSKI
ROZWÓJ SYSTEMÓW INFORMACJI
GEOGRAFICZNEJ I ICH ZASTOSOWAŃ
W PRACACH INSTYTUTU GEODEZJI I KARTOGRAFII
Trendy rozwojowe geomatyki, rozumianej jako nauka o informacji geograficznej oraz jej zastosowania, miały swoje korzenie w pierwszych próbach wykorzystania technik komputerowych w tworzeniu i przetwarzaniu danych przestrzennych
w połowie lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku. Z końcem lat osiemdziesiątych
problematyka badawcza związana z przetwarzaniem informacji geograficznej
pojawiła się w pracach Instytutu Geodezji i Kartografii zarówno w wymiarze
rozwoju oprogramowania, jak i zastosowań instytutowych rozwiązań informatycznych. W 1988 roku w ramach organizacyjnych Ośrodka Przetwarzania Obrazów Lotniczych i Satelitarnych (OPOLiS) utworzono Pracownię, a następnie
Zakład Systemów Informacji Przestrzennej. W tym czasie w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i krajach Europy Zachodniej powstawały już pierwsze komercyjne produkty narzędziowe typu GIS, ale dostęp do nich dla krajów bloku
wschodniego był objęty całkowitym embargiem (tzw. COCOM). Stąd w Instytucie
Geodezji i Kartografii główny nurt prac naukowych związanych z tą problematyką
koncentrował się w owym czasie na opracowaniu narzędziowego systemu informacji geograficznej pod nazwą SINUS (skrót od System INformacji o Ukształtowaniu Środowiska). Efektem tych prac prowadzonych pod kierunkiem M.
Baranowskiego był pierwszy w Polsce pakiet oprogramowania GIS o szerokim
zakresie funkcjonalnym, pozwalającym na pozyskiwanie, przetwarzanie, budowanie baz danych, analizowanie i udostępnianie danych przestrzennych w modelu wektorowym i rastrowym.
Pakiet oprogramowania SINUS stanowił narzędzie informatyczne realizacji
wielu projektów badawczo-rozwojowych w Instytucie oraz w Centrum UNEP/
GRID-Warszawa. Wśród nich można wymienić: bazę danych użytkowania ziemi
w projekcie FAO (1990 r.), Mapę lasów w Polsce w skali 1:500 000 (1992 r.),
mapy i przetworzenia geostatystyczne do pierwszego raportu o stanie środowiska Polski (oprac. UNEP/GRID-Warszawa pod redakcją R. Andrzejewskiego
i M. Baranowskiego, 1993 r.), pierwszą bazę danych CORINE Land Cover dla
Polski (1995 r.), mapy do Atlasu Rzeczypospolitej (1995 r.), zestaw baz danych
przestrzennych i map tematycznych wykonanych w ramach projektu Black
Triangle GIS (1996 r.).
W kolejnych latach, po zniesieniu blokady na zakup zaawansowanych technologii z krajów zachodnich, w Instytucie Geodezji i Kartografii zainstalowano
110
Marek Baranowski
wiele licencji komercyjnego oprogramowania GIS typu ArcInfo, GeoMedia czy
MicroStation. W wyniku tego prace nad systemem SINUS zostały zakończone,
choć jego ostatnia wersja z początku lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku
przez wiele kolejnych lat służyła głównie do realizacji prac Zakładu Systemów
Informacji Przestrzennej.
W 1990 roku z inicjatywy Instytutu podjęto starania prowadzące do utworzenia Centrum Informacji o Środowisku działającego w ramach sieci Global
Resource Information Database (GRID) w Programie Środowiska Narodów
Zjednoczonych (ang. United Nations Environment Programme – UNEP), który
rozpoczął swoją działalność w 1991 roku, jako oddzielny ośrodek Narodowej
Fundacji Ochrony Środowiska. Przez pierwsze lata miał on swoją siedzibę
w jednym z lokali Instytutu Geodezji i Kartografii. Ośrodek ten, pracujący głównie na potrzeby sektora środowiska był pierwszą wyspecjalizowaną jednostką
organizacyjną w Polsce zajmującą się praktycznymi zastosowaniami systemów
informacji geograficznej.
Drugi ważny nurt badań w zakresie geomatyki tworzą w Instytucie Geodezji
i Kartografii projekty ukierunkowane na innowacyjne zastosowania systemów
informacji geograficznej. Są wśród nich eksperckie badania nad koncepcjami
i programami wdrożeń terytorialnych systemów informacji przestrzennej, nad
rozwojem, integrowaniem i harmonizowaniem zasobów danych przestrzennych,
nad rozwojem aplikacji oraz nad programami szkoleń w zakresie zastosowań
systemów informacji geograficznej i wdrażania infrastruktury informacji przestrzennej.
W zakresie problematyki badań nad koncepcjami i programami wdrożeń
terytorialnych systemów informacji przestrzennej ważnym przykładem jest realizowany pod koniec ubiegłego wieku projekt badawczy zamówiony przez ministra spraw wewnętrznych i administracji, dotyczący opracowania koncepcji
krajowego systemu informacji przestrzennej. Był on zrealizowany w Instytucie
we współpracy z czterema uczelniami oraz z innymi instytucjami. Wyniki tego
projektu stanowiły istotną podstawę pod budowę infrastruktury informacji przestrzennej w Polsce.
Innym przykładem prac w tej grupie badań był projekt dotyczący opracowania koncepcji Kociewskiego Systemu Informacji Przestrzennej, prowadzony
w Instytucie w drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych. W jego wyniku zaprojektowany został system informacji przestrzennej o zasięgu lokalnym, obejmujący założenie wybranych baz danych dla obszaru gminy miejskiej Starogard
Gdański, przygotowanie aplikacji obsługujących te bazy danych oraz opracowanie programu wdrażania i funkcjonowania tego systemu.
Jednym z pierwszych instytutowych projektów finansowanych przez Komisję Europejską (fundusz PHARE, 1994–1996) był „System informacji geograficznej dla Czarnego Trójkąta” (Black Triangle GIS), realizowany we współpracy
z czeską firmą GISAT. Celem tego projektu było utworzenie systemu informacji
geograficznej wspomagającego procesy podejmowania decyzji w zakresie zarządzania środowiskiem, planowania przestrzennego i zrównoważonego rozwoju
Rozwój systemów informacji geograficznej i ich zastosowań...
111
regionalnego. Szczególną uwagą objęto w nim istotne w owym czasie problemy
związane z ekstremalnymi w skali europejskiej zanieczyszczeniami powietrza
i wód na obszarze środkowoeuropejskiego zagłębia węgla brunatnego położonego w pasie przygranicznym trzech państw: Polski, Republiki Czeskiej i Niemiec.
Kolejny przykład projektu europejskiego stanowił „Multimedialny system
informacji przestrzennej dla wspomagania rozwoju obszarów wiejskich poprzez
promowanie ekoturystyki – ReGeo” realizowany w ramach 5 Programu Ramowego. Projekt miał charakter pilotażowy i brały w nim udział cztery kraje: Polska,
Niemcy, Austria i Republika Czeska. W skład konsorcjum ReGeo wchodziły
instytucje naukowe, firmy komercyjne oraz parki narodowe lub krajobrazowe.
Celem projektu było stworzenie wielotematycznego systemu informacyjnego
ukierunkowanego na zaktywizowanie potencjału turystycznego na terenie poszczególnych obszarów pilotażowych.
Z prac o zasięgu regionalnym należy jeszcze wspomnieć o opracowaniu
koncepcji Wielkopolskiego Systemu Informacji Przestrzennej. Celem projektu
było zaprojektowanie i wdrożenie systemu informacji przestrzennej na potrzeby
administracji rządowej i samorządowej szczebla wojewódzkiego. Koncepcja WSIP
była oparta na analizie potrzeb użytkowników, obowiązujących aktów prawnych
oraz doświadczeniach dotyczących tworzenia podobnych systemów w Polsce
i na świecie. Podstawowym zadaniem WSIP było wspomaganie podejmowania
decyzji z zakresu planowania przestrzennego, zrównoważonego rozwoju, gospodarowania nieruchomościami, rozwoju przedsiębiorczości i poprawy warunków
pracy urzędów. Jednym z ważnych wyników tego projektu było opracowanie
założeń i struktury Numerycznej Mapy Bazowej jako podstawowej warstwy informacyjnej systemu.
Ostatnim przykładem prac w grupie badań nad koncepcjami i programami
wdrożeń terytorialnych systemów informacji przestrzennej jest opracowanie
koncepcji systemu informacji przestrzennej dla Zespołu Jurajskich Parków Krajobrazowych województwa krakowskiego oraz struktury baz danych. Poza ujęciem koncepcyjnym, w ramach projektu przygotowano technologię tworzenia
i aktualizacji baz danych przestrzennych, którą wdrożono w Zarządzie Zespołu
Jurajskich Parków Krajobrazowych.
Drugą grupę w nurcie zastosowań systemów informacji geograficznej stanowią prace Instytutu związane z rozwojem, integrowaniem i harmonizowaniem
zasobów danych przestrzennych. Grupę istotnych dla Instytutu projektów w tej
kategorii badań były cztery duże projekty związane z inwentaryzacją pokrycia
terenu CORINE Land Cover, współfinansowane ze środków europejskich. Stanowiły one część krajową skoordynowanego przedsięwzięcia w skali kontynentalnej mającego na celu utworzenie spójnego zasobu informacyjnego na potrzeby
prowadzenia polityki regionalnej Unii Europejskiej. W wyniku prac powstały
cztery bazy danych przestrzennych pokrycia terenu dla lat 1990, 2000, 2006 i 2012
oraz trzy bazy zmian pokrycia terenu dla par lat 2000–1990, 2006–2000 i 2012–2006.
Od drugiej połowy lat dziewięćdziesiątych XX wieku Zakład Kartografii Instytutu prowadzi Numeryczną Mapę Bazową, a obecnie w jej nowej wersji pod
112
Marek Baranowski
nazwą Cyfrowa Mapa Polski (CMP) o stopniu szczegółowości odpowiadającym
mapie w skali 1 : 200 000. Cyfrowa Mapa Polski zawiera podstawowe warstwy
informacyjne typowe dla legendy map topograficznych. CMP jest sukcesywnie
aktualizowana i rozbudowywana o kolejne warstwy tematyczne. Służy ona jako
mapa referencyjna do różnych opracowań podejmowanych przez Instytut.
W 2003 roku Instytut w konsorcjum z firmą francuską SCOT utworzył bazę
informacyjnego systemu działek ewidencyjnych (ang. Land Parcel Information
System – LPIS) na potrzeby IACS dla Litwy. W oparciu o opracowaną w Instytucie technologię, w ciągu ośmiu miesięcy dla całego terytorium Litwy została
założona baza o charakterze ciągłym, zawierająca obszary podlegające dopłatom
oraz obszary z nich wyłączone. Obszar objęty opracowaniem LPIS dla Litwy
wynosił 52 000 km2.
Instytut prowadził również wiele projektów ukierunkowanych na wyznaczanie specjalnych obszarów funkcjonalnych na potrzeby realizacji polityki rolnej
w kraju. Do ważniejszych należały prace nad obszarami o niekorzystnych warunkach dla gospodarki rolnej (LFA). Opracowana w IGiK w 2002 roku metoda
umożliwia swobodne operowanie kryteriami przy wyznaczaniu obszarów LFA
oraz analizowanie siły oddziaływań poszczególnych kryteriów na wynik końcowy. Dane niezbędne do wyznaczania obszarów niekorzystnych dla rolnictwa zostały zgromadzone w bazie danych pozyskanych z różnych źródeł, wymagających
zarówno zabiegów o charakterze integracyjnym, jak i harmonizacyjnym.
Podobny projekt zrealizowany na potrzeby Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi dotyczył koncepcji wyznaczenia na obszarach wiejskich w Polsce Obszarów o Wysokich Walorach Przyrodniczych (ang. High Nature Value – HNV)
oraz opracowania dla nich programu monitoringu. Wyznaczenie tego rodzaju
obszarów, ich inwentaryzacja i monitoring stanowią podstawę do zapewnienia
ochrony naturalnego dziedzictwa związanego z tradycyjnym krajobrazem rolniczym i różnorodnością biologiczną. Projekt ukierunkowany na wyznaczanie
HVN jest jedną z wielu inicjatyw Unii Europejskiej wiążących tematykę środowiskową z rolnictwem, mających na celu ochronę i powstrzymywanie utraty
różnorodności biologicznej. W wyniku prac prowadzonych w ramach konsorcjum z innymi jednostkami badawczymi została opracowana baza danych
przestrzennych pozwalająca na generowanie alternatywnych scenariuszy wyznaczania obszarów o wysokich walorach przyrodniczych.
W drugiej połowie pierwszej dekady obecnego wieku Instytut wspierał
Główny Urząd Geodezji i Kartografii w projektowaniu i wdrażaniu infrastruktury
informacji przestrzennej (IIP). Do ważniejszych projektów w tym zakresie należały prace nad identyfikacją zbiorów danych przestrzennych dla tematów ujętych
w pierwszej i drugiej grupie tematycznej IIP w Polsce, a także prace w kolejnym
projekcie zamówionym przez GUGiK, którego celem było opracowanie metadanych dla zbiorów i usług danych przestrzennych z ww. grup tematycznych oraz
dokonanie harmonizacji tych zbiorów prowadzonych w ramach państwowego
zasobu geodezyjnego i kartograficznego. Istotnymi osiągnięciami tego projektu
Rozwój systemów informacji geograficznej i ich zastosowań...
113
były strategia harmonizacji IIP oraz profil metadanych państwowego zasobu
geodezyjnego i kartograficznego.
W 2010 roku Instytut przygotował również wytyczne oraz formularze sprawozdawcze dotyczące monitorowania i sprawozdawczości w zakresie tworzenia
i funkcjonowania infrastruktury informacji przestrzennej w Polsce.
Powstałe w Instytucie Geodezji i Kartografii bazy danych przestrzennych
wraz z wytworzonymi w ramach projektów badawczych zasobami źródłowymi
zostały udostępnione w Internecie w wyniku trzyletnich prac w projekcie „OGNIWO”
(skrót od „Ogólnokrajowego Systemu Geoinformacji Naukowej Integrującego
Wiedzę Geodezyjną”). W tym celu opracowano platformę dystrybucyjną, jaką
jest geoportal OGNIWO realizujący podstawowe funkcje serwera map.
Trzecią kategorią badań ukierunkowanych na innowacyjne zastosowania
systemów informacji geograficznej są prace nad rozwojem aplikacji informacji
przestrzennej. Do tej grupy należą m.in. prowadzone w europejskim projekcie
„ENERGIC OD” prace nad utworzeniem wirtualnego węzła informacji przestrzennej wraz z aplikacją udostępniającą informacje na temat zagrożeń plonów
wybranych upraw w Polsce. Innym przykładem jest zakończony w 2010 roku
projekt finansowany przez MNiSW pod tytułem „Metodyka opracowywania
map zabytków ruchomych”, realizowany w Zakładzie Kartografii we współpracy z Naukową i Akademicką Siecią Komputerową, Archiwum Głównym Akt
Dawnych oraz Instytutem Historii Sztuki Uniwersytetu Wrocławskiego. Zaowocował on aplikacją GEOheritage (www.geoheritage.polska.pl), umożliwiającą
prezentowanie na mapie miejsc związanych z zasobami dziedzictwa kulturowego oraz dostęp z poziomu mapy do prezentowanych kopii tych zabytków za pomocą rozwiązań multimedialnych.
Ostatnią grupą badań związanych z zastosowaniami informacji geograficznej są prace nad programami szkoleń w zakresie zastosowań systemów informacji
geograficznej i wdrażania infrastruktury. Na uwagę zasługują dwa projekty realizowane w ostatnich latach w Instytucie Geodezji i Kartografii. Pierwszy z nich
o nazwie skróconej „Wszechnica GIS” (pełna nazwa: „Upowszechnianie osiągnięć nauki polskiej i światowej w zakresie metod projektowania i implementacji nowoczesnych systemów geoinformacyjnych”), miał na celu przeprowadzenie
szkoleń w zakresie metod projektowania i implementacji nowoczesnych systemów geoinformacyjnych dla pracowników sfery B+R oraz studentów kierunków geografia oraz geodezja i kartografia. Projekt ten, realizowany w 2009 roku,
został sfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki.
Drugi duży projekt w tej grupie prac, o nazwie „Edukacyjne wsparcie procesu
wdrażania dyrektywy INSPIRE w administracji samorządowej w kontekście
podniesienia jakości usług i efektywności działania”, był realizowany w czteropodmiotowym konsorcjum (IGiK, Opegieka Elbląg, Intergraph Polska i UNEP/
GRID-Warszawa) i miał na celu przeprowadzenie szkoleń dla ponad 4000 pracowników administracji publicznej. Był on wykonywany na zamówienie GUGiK
w latach 2010–2012. Zespół Instytutu był odpowiedzialny za opracowanie pro-
114
Marek Baranowski
gramu szkoleń, większości wykładów i zajęć praktycznych oraz za ich przeprowadzenie.
Poza wymienionymi grupami badań w zakresie innowacyjnych zastosowań
systemów informacji geograficznej problematyka związana z nauką o geoinformacji pojawia się w wielu ekspertyzach przygotowywanych w IGiK. Należy
do nich między innymi ekspertyza opracowana dla Głównego Urzędu Geodezji
i Kartografii pod tytułem Stan i przewidywany rozwój geodezji i kartografii jako
dyscypliny naukowo-technicznej i zawodu w Polsce do roku 2030. Została ona
opracowana w 2014 roku i przedstawia stan i perspektywy rozwoju wydzielonych w opracowaniu poddyscyplin, a mianowicie: geodezji, geodynamiki, fotogrametrii, teledetekcji, kartografii i nauki o geoinformacji. Dla każdej z nich
dokonano analizy związków z problematyką geoinformacji, traktowanej jako
spoiwo i wyzwanie dla tych obszarów badań składających się na całą dyscyplinę
naukową, jaką jest geodezja i kartografia.
Innym obszarem badań pośrednio związanych z geoinformacją jest powstający monitoring zagospodarowania przestrzennego. W 2008 roku powstała
w Instytucie ekspertyza do Koncepcji Przestrzennego Zagospodarowania Kraju
2008–2033 opracowana na zlecenie Ministerstwa Infrastruktury pt. Monitoring
zagospodarowania przestrzennego – rekomendacje dla KPZK. Dotyczyła ona
zagadnień związanych z problematyką planowania przestrzennego, z tym, że
była ona rozpatrywana również w kontekście istniejących i planowanych baz
danych przestrzennych, ze szczególnym uwzględnieniem tematyki użytkowania
ziemi i pokrycia terenu.
Temat tej ekspertyzy odżył w latach 2010–2012 dzięki realizacji projektu
badawczego pod nazwą „Zintegrowany system monitoringu zagospodarowania
przestrzennego”. Celem tego projektu było opracowanie koncepcji wspomnianego systemu na poziomie krajowym i regionalnym. Opracowanie stanowiące
wynik tego projektu nawiązuje w całości do metodyki nauki o geoinformacji
i praktyki tworzenia oraz wykorzystywania zasobów informacji przestrzennej.
Na uwagę zasługują także dwa inne opracowania wykonane w Instytucie
w ramach projektów unijnych. Pierwszy z nich, o nazwie „DORIS”, dotyczył
utworzenia regionalnych ośrodków rozpowszechniania informacji o zastosowaniach technologii geoinformacyjnej i satelitarnej. Drugi dotyczy opracowania
europejskiej agendy badawczej w zakresie szeroko rozumianej problematyki
systemów inteligentnego transportu (ang. Intelligent Transport System – ITS).
Agenda ta powstała w latach 2011–2014 w ramach międzynarodowego projektu
„THE ISSUE” („Transport-Health-Environment, Intelligent Solutions for Sustaining Urban Economies”). Wiele z przedstawionych w tym projekcie obszarów
przyszłych badań z zakresu ww. problematyki transportowej nawiązuje do zastosowań systemów informacji geograficznej oraz do wykorzystania technologii
satelitarnych. Instytut realizuje obecnie dwa inne projekty unijne („SATURN”
oraz „GALENA”) powiązane z tym nowym polem zastosowań informacji przestrzennej.
Rozwój systemów informacji geograficznej i ich zastosowań...
115
Inne ważne ekspertyzy opracowane w Instytucie, a powiązane z problematyką
informacji przestrzennej to dwa opracowania dla GUGiK: Uzasadnienia i oceny
skutków regulacji projektu ustawy o infrastrukturze informacji przestrzennej
oraz projektu rozporządzenia Rady Ministrów w sprawie udziału organów administracji publicznej w infrastrukturze informacji przestrzennej (z 2008 r.) oraz
Analiza aspektów prawnych, organizacyjnych i technicznych prowadzenia zbiorów danych zawierających szczegółowe informacje o sieciach uzbrojenia terenu
przez państwa ościenne oraz państwa należące do Europejskiego Obszaru Gospodarczego (z 2012 r.).
Systemy informacji geograficznej odgrywają coraz większą rolę w realizacji
prac prowadzonych w Instytucie, stanowiąc platformę integracyjną wszystkich
składowych dyscypliny naukowej, jaką jest geodezja i kartografia. Zasoby informacyjne tworzone za ich pomocą w wyniku realizacji projektów badawczych
pozwalają na wzbogacenie uporządkowanych zbiorów danych, których platformą
udostępniania dla szerokich kręgów odbiorców jest prowadzony przez Instytut
serwis internetowy OGNIWO.